การเลือกหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งสำหรับอาคารสูง: คู่มือครบวงจรด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยและการคำนวณขนาด

อาคารสูง เนื่องจากโครงสร้างที่ซับซ้อน ความหนาแน่นของประชากรสูง การใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก และข้อกำหนดที่เข้มงวดต่อความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟฟ้า จึงมีผลทำให้เกิดข้อกำหนดที่เข้มงวดต่อการเลือกอุปกรณ์หลักสำหรับระบบจ่ายไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้ง ซึ่งมีข้อได้เปรียบหลัก เช่น ไม่มีน้ำมัน ทนไฟ และมีขนาดเล็ก จึงกลายเป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้ในระบบจ่ายไฟฟ้าของอาคารสูง บทความนี้จะนำเสนอคู่มือการเลือกอย่างมืออาชีพสำหรับการออกแบบทางวิศวกรรมและการจัดซื้อโครงการ โดยพิจารณาจากสองมิติหลัก ได้แก่ ความปลอดภัยจากอัคคีภัยและการเลือกขนาดกำลัง

---

ⅰ. ความปลอดภัยจากอัคคีภัย: เหตุใดอาคารสูงจึงต้องใช้ หม้อแปลงแบบแห้ง

อาคารสูงมีข้อกำหนดด้านการป้องกันอัคคีภัยที่เข้มงวดที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับสถานการณ์การใช้งานทั้งหมด ตามข้อ 4.3.5 ของ "มาตรฐานการออกแบบระบบไฟฟ้าสำหรับอาคารพลเรือน" (GB51348-2019) ข้อนี้ถือเป็น **ข้อกำหนดที่บังคับใช้**: หม้อแปลงไฟฟ้าที่ติดตั้งในอาคารพลเรือนจะต้องเลือกใช้หม้อแปลงแบบแห้ง หม้อแปลงที่ใช้ก๊าซเป็นฉนวน หรือหม้อแปลงที่ใช้ของเหลวที่ไม่ติดไฟเป็นฉนวน

เหตุผลพื้นฐานของข้อบังคับที่บังคับใช้นี้ชัดเจนว่าเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยเป็นหลัก: หม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มในน้ำมันมีน้ำมันฉนวนที่ติดไฟได้ง่ายปริมาณมาก หากเกิดวงจรลัดระหว่างขดลวดหรือข้อบกพร่องจากโหลดเกิน อาจก่อให้เกิดก๊าซและนำไปสู่เพลิงไหม้หรือแม้แต่การระเบิดได้ ในทางกลับกัน หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งใช้อากาศหรือเรซินอีพอกซีที่เทลงเป็นสื่อฉนวน ซึ่งการออกแบบที่ไม่มีน้ำมันนี้ช่วยกำจัดความเสี่ยงจากการรั่วไหลของน้ำมันและเพลิงไหม้ที่เกี่ยวข้องกับน้ำมันได้โดยสิ้นเชิง สำหรับอาคารสูงที่มีผู้คนหนาแน่นและยากต่อการอพยพ การเลือกใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งจึงถือเป็นการรับประกันพื้นฐานต่อความปลอดภัยของชีวิตและทรัพย์สิน

ประเด็นสำคัญในการเลือกและการดำเนินการ

- หากติดตั้งในพื้นที่สำคัญ เช่น ห้องจ่ายไฟสำหรับระบบดับเพลิงและห้องคอมพิวเตอร์หลัก ควรให้ความสำคัญกับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งที่ทนไฟเป็นพิเศษ เนื่องจากขดลวด แกนเหล็ก และส่วนประกอบอื่นๆ ผ่านกระบวนการเสริมความทนไฟมาแล้ว

- สำหรับสถานที่ที่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยสูง ระดับประสิทธิภาพในการทนไฟของหม้อแปลงต้องอยู่ที่ระดับ F1

- วัสดุฉนวนต้องมีคุณสมบัติต้านการลุกไหม้หรือไม่ติดไฟได้ โดยวัสดุฉนวนระดับ F (รองรับอุณหภูมิสูงสุดได้ถึง 155 องศาเซลเซียส) และระดับ H (180 องศาเซลเซียส) เป็นตัวเลือกทั่วไป ซึ่งวัสดุระดับ H มีขอบเขตความต้านทานความร้อนสูงกว่าจึงเหมาะเป็นพิเศษสำหรับห้องจ่ายไฟแบบปิดที่มีการระบายอากาศไม่ดี

---

ⅱ. การเลือกขนาดกำลังของ ตัวแปลงพลังงานชนิดแห้ง : วิธีการจับคู่ความต้องการโหลดของอาคารสูงอย่างแม่นยำ

การเลือกขนาดกำลังของหม้อแปลงแบบแห้งส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟและประสิทธิภาพในการดำเนินงานเชิงเศรษฐกิจ จึงจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบด้านทั้งจากมุมมองการคำนวณโหลดและกลยุทธ์การจัดวาง

1. การคำนวณโหลดและการกำหนดขนาดกำลัง

ขั้นตอนแรกในการเลือกขนาดกำลังของหม้อแปลงคือการคำนวณโหลดที่คำนวณได้รวมทั้งหมดของอาคาร โหลดไฟฟ้าในอาคารสูงมีความซับซ้อน ครอบคลุมระบบแสงสว่าง ระบบปรับอากาศ ลิฟต์ ระบบน้ำดื่มและระบายน้ำ ระบบป้องกันอัคคีภัย ระบบความมั่นคงปลอดภัยอัจฉริยะ เป็นต้น ขนาดกำลังควรกำหนดตามโหลดที่คำนวณได้ กล่าวคือ กำลังเรตติ้งของหม้อแปลงต้องไม่น้อยกว่าโหลดที่คำนวณได้

หม้อแปลงจ่ายไฟสำหรับอาคารสูงมักเลือกใช้หม้อแปลงที่มีกลุ่มการต่อแบบ Dyn11 เนื่องจากสามารถลดฮาร์โมนิกชั้นที่สามได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดอิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์ ซึ่งให้ข้อได้เปรียบอย่างมากในการเพิ่มความไวของการป้องกันวงจรลัดวงจรเฟสเดียว

ประเด็นสำคัญในการเลือกอุปกรณ์:

- แนะนำให้สำรองกำลังโหลดไว้ 15%–20% ขณะเลือกอุปกรณ์ เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้งานเกินโหลดเป็นเวลานานในช่วงเวลาที่โหลดสูงสุด

- อัตราการรับภาระงานระยะยาวของหม้อแปลงไม่ควรเกิน 85% เพื่อให้มั่นใจในการดำเนินงานอย่างประหยัด

- เมื่อมีโหลดหลักและโหลดรอง (เช่น ระบบดับเพลิง ลิฟต์ ระบบไฟฉุกเฉิน) ข้อบังคับกำหนดให้ต้องติดตั้งหม้อแปลงอย่างน้อยสองตัว เมื่อหนึ่งตัวเกิดขัดข้อง หม้อแปลงที่เหลือควรสามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานของโหลดหลักและโหลดรองทั้งหมดได้

2. ขีดจำกัดสูงสุดของความจุต่อหน่วยและการกำหนดค่าสำรอง

ความจุของหม้อแปลงไม่จำเป็นต้องมากยิ่งขึ้นก็ยิ่งดี ข้อบังคับมีข้อจำกัดที่ชัดเจนเกี่ยวกับความจุต่อหน่วย

เมื่อแรงดันที่ด้านแรงดันต่ำอยู่ที่ 0.4kV ความจุของหม้อแปลงต่อหน่วยไม่ควรเกิน 1250kVA; และเมื่อมีหม้อแปลงเพียงหนึ่งตัว ความจุก็ไม่ควรเกิน 1250kVA เช่นกัน

สำหรับอาคารสูงพิเศษหรือโครงการที่มีโหลดรวมกันอย่างหนาแน่นเป็นพิเศษ แนะนำให้ใช้โหมดการดำเนินงานแยกต่างหากด้วยหม้อแปลงหลายตัว เช่น หม้อแปลงขนาด 800 kVA สองตัว หรือหม้อแปลงขนาด 500 kVA สามตัว ซึ่งไม่เพียงแต่จะตอบสนองความต้องการโหลดรวมได้เท่านั้น แต่ยังช่วยกระจายโหลดและเพิ่มความพร้อมของระบบจ่ายไฟฟ้าอีกด้วย

3. การใช้ความสามารถในการรับโหลดเกินอย่างเหมาะสม

หม้อแปลงแบบแห้งมีความสามารถในการรับโหลดเกินในระยะสั้นอยู่ระดับหนึ่ง แต่จำเป็นต้องใช้อย่างรอบคอบภายใต้สภาวะการระบายความร้อนด้วยอากาศตามธรรมชาติ (AN) หม้อแปลงสามารถทำงานต่อเนื่องที่กำลังขับเคลื่อนตามค่ามาตรฐานได้เป็นเวลานาน ในขณะที่หากติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับเสริม (AF) กำลังขับเคลื่อนสามารถเพิ่มขึ้นชั่วคราวได้ถึงร้อยละ 50 อย่างไรก็ตาม นี่ถือเป็นมาตรการฉุกเฉิน และไม่ควรนำมาใช้เป็นโหมดการดำเนินงานระยะยาว

ประเด็นสำคัญในการเลือกและการดำเนินการ

- สำหรับสถานที่ที่มีความแตกต่างอย่างมากของภาระระหว่างกลางวันกับกลางคืน (เช่น เครื่องปรับอากาศและระบบแสงสว่าง) สามารถใช้ความสามารถในการรับภาระเกินของหม้อแปลงแบบแห้งได้อย่างเหมาะสมในขั้นตอนการเลือก แต่ต้องติดตั้งระบบตรวจสอบอุณหภูมิอย่างครบถ้วน

- เมื่อหม้อแปลงทำงานภายใต้สภาวะภาระเกิน ต้องตรวจสอบอุณหภูมิของขดลวดแบบเรียลไทม์ อุณหภูมิที่กระตุ้นสัญญาณเตือนสำหรับหม้อแปลงที่มีฉนวนระดับ F คือ 130°C และอุณหภูมิที่ทำให้ระบบตัดวงจรคือ 150°C

---

iII. ตารางอ้างอิงอย่างรวดเร็วสำหรับการเลือกรุ่น

---

ⅳ. สรุป

การเลือกหม้อแปลงแบบแห้งสำหรับอาคารสูงเน้นการสมดุลระหว่างเป้าหมายสามประการ ได้แก่ **ความปลอดภัยจากอัคคีภัย ความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟฟ้า และการประหยัดพลังงานพร้อมประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ** ข้อกำหนดบังคับให้ใช้หม้อแปลงแบบแห้งตามระเบียบข้อบังคับนั้นรับประกันพื้นฐานด้านความปลอดภัย ในขณะที่การเลือกขนาดกำลังเป็นปัจจัยสำคัญในการรับประกันการดำเนินงานอย่างมีประสิทธิภาพในระยะยาว สำหรับโครงการจริง แนะนำให้พิจารณาโดยรวมจากลักษณะโหลดเฉพาะของอาคาร สภาพพื้นที่ห้องจ่ายไฟฟ้า และข้อกำหนดของหน่วยงานจ่ายไฟฟ้าท้องถิ่น เพื่อกำหนดแนวทางแก้ไขสุดท้าย

Jiangsu Unita Electric Equipment Co., Ltd. (JSZONMA) สามารถจัดหาผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมกับโครงการของท่านตามความต้องการได้ หากท่านต้องการข้อมูลเพิ่มเติม กรุณาติดต่อเราได้ทุกเมื่อ